선단정착형 록볼트의 절리암반 보강효과

Abstract

대부분의 지하공간 건설현장에서 록볼트를 빈번하게 사용하고 있어서 그 지보기능과 효과를 정확히 파악하여 실무에 적용한다면 안전하고 경제적인 지하공간 건설이 가능할 것이다. 그러나 록볼트의 지보효과에 대해서는 정확히 알려진 것이 많지 않다. 또한 기존 연구들은 숏크리트와 강지보 등 다른 지보재들과의 복합적인 지보효과를 연구한 것이 대부분이며 록볼트 만의 보강효과를 연구한 사례는 찾아보기 힘들다.

따라서 본 연구는 록볼트에 의한 지반강도 증대효과를 정량적으로 확인하여 향후 록볼트 지보설계 시 합리적인 설계에 도움이 되고자 수행하였다. 록볼트의 지보효과를 정량적으로 제시하기 위하여 블록을 록볼트로 보강하고 캔틸레버 구조체를 만들어서 대형모형실험을 수행하였고, 동일한 조건에 대해 수치해석을 수행하였다. 즉, 순수한 록볼트 만의 보강효과는 캔틸레버 조건의 모형지반을 조성하여 록볼트의 긴장력을 변화시키면서 처짐을 측정하여 확인하였다.

캔틸레버 시험체의 처짐을 역해석하여 모형지반의 탄성계수를 구해서 록볼트의 보강효과 즉, 록볼트 보강에 의한 탄성계수의 변화를 분석하였으며 록볼트 긴장에 의한 지반보강효과를 계산할 수 있는 관계식을 제안하였다. 그 결과 록볼트에 긴장력을 재하하면 모형지반 내 압축력으로 작용하여 보강영역이 형성되었고, 록볼트의 긴장력이 증가할수록 지반 탄성계수가 증가하여 보강효과가 증대되는 것이 확인되었다. 또한 스스로 자립 불가능한 구조체가 록볼트에 긴장력을 가하면 압력대가 형성되어 지보능력이 발생하고 캔틸레버 구조체가 완성됨을 확인하였다.